[发明专利]一种电弧炉三相电极的解耦控制系统及方法

说明书

一种电弧炉三相电极的解耦控制系统及方法，本发明的控制系统包括设置有温度变送器的电弧炉，所述电弧炉配置有三相交流电的三根电极探入炉内形成电弧放电，还包括温度控制环、电流控制环、切换模块以及位置伺服模块组成，该控制系统的三根电极的探入电弧炉内的深度分别由各自的控制指令差异性动作，实现了通过PID控制系统的给定指令状态，独立控制3支电极，代替人工实现自动控制，保证电极随时处于受控状态，能够长期保持三相电流的平衡性，避免出现三相不平衡而造成对电网、变压器的不良影响。

技术领域

本发明涉及三相供电的电弧炉控制技术，具体是一种电弧炉三相电极的解耦控制系统及方法，属于供电或配电的电路装置或系统技术领域。

背景技术

电弧炉作是工业生产上的主要冶炼装置之一，电弧炉的工作机理是采用带有三相交流电的三根电极，分别为A、B、C相，探入炉内形成电弧放电，逐步将物料熔化，在熔池内持续放电产生持续的电流，用于加热、冶炼炉内的物料(如硅铁)，或者用于为高温状态下的化学反应提供能量(如电石)，通过三相电极在熔池中放电，注入能量，完成熔炼过程。

电弧炉通常具有电极和电极升降机构，使用专用的电动机驱动电极的升高及降低，当电极升高时，探入减少，电流下降，功率下降；当电极降低时，探入增加，电流上升，功率上升。因此在使用电弧炉进行熔炼的过程中，工人需要进行两个方面的调节，一是根据熔炼的阶段以及炉温的情况调节整体的输入功率，此种操作情况下三根电极需要同步升高或者降低；二是根据三相电流的差异调节单相电极，使得三相的电流尽可能一致(当某相的电流偏大时，应升高电极，反之则反之)。在进料前、预热、出炉准备等各个阶段，操作者需要反复多次调节电极的高度。

目前采用人工控制的电弧炉常出现操作可靠性低、危险性大、三相电流不易平衡、火候掌握较为困难等不足之处。

PID控制器是工业控制中应用最广泛的一种控制器，PID是比例(Proportion)积分(Integral)微分(Derivative)的缩写，使用控制回路反馈来确保能得到我们想要的输出结果，只需在控制器中设置一个设定值，它就可以根据传感器输入与设定值比较进行反馈调节，再通过数据运算，使输出保持恒定；本申请中技术方案中的PID控制器采用软件程序代码实现。

发明内容

本发明提供了一种三相电极的解耦控制方法，能够独立控制三支电极，代替人工操作实现自动控制，根据不同的阶段准确地控制炉内的温度并随时实现三相电流的平衡。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电弧炉三相电极解耦控制系统，包括设置有温度变送器的电弧炉，所述电弧炉配置有三相交流电的三根电极探入炉内形成电弧放电，还包括温度控制环、电流控制环、切换模块以及位置伺服模块组成，其中，

所述温度控制环包括PID-0控制器和限幅器，用于根据不同冶炼阶段给出的设定温度和电弧炉的反馈温度通过PID-0控制器输出电流指令，所述电流指令经过限幅后作为各相的设定电流；

所述电流控制环包括三项电流控制环PID-1、PID-2、PID-3，根据各相相应的设定电流和各相相应的反馈电流输出各相相应的高度指令，所述反馈电流由各自的电极上设置的电流变送器提供；

所述切换模块上设置相应的三个切换开关，每个开关包括所述电流控制环的高度指令节点和手动设定高度节点；

所述位置伺服模块包括三个伺服控制器、升降油缸，所述伺服控制器接收切换模块的高度指令作为设定高度，接收来自各相电极的位置传感器的信号作为反馈高度，由所述伺服控制器驱动电控阀控制升降油缸动作，所述升降油缸带动相应的电极进行升高、降低的动作。

上述电弧炉三相电极的解耦控制系统，所述电弧炉的反馈温度来自设置在电弧炉温度变送器，所述温度变送器采用基于光谱分析原理的测量仪器。